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一什么是接近傳感器？
接近傳感器是指設(shè)計(jì)用于在不接觸檢測(cè)對(duì)象的情況下進(jìn)行檢測(cè)并取代接觸檢測(cè)方法（如限位開(kāi)關(guān)）的傳感器的總稱(chēng)。它能夠?qū)⒂^(guān)察到的物體的運(yùn)動(dòng)和存在信息轉(zhuǎn)換為電脈沖。

使用通過(guò)電磁感應(yīng)在待檢測(cè)的金屬物體中產(chǎn)生的渦電流的方法、捕捉由于待檢測(cè)的物體的接近而引起的電信號(hào)容量變化的方法以及使用尖銳的石頭和導(dǎo)向開(kāi)關(guān)的方法是轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的檢測(cè)方法的示例。它包括感應(yīng)、靜電電容、超聲波、光電和磁性等類(lèi)型。

圖1
振動(dòng)器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，由接近傳感器使用。當(dāng)金屬靶接近磁場(chǎng)并接近測(cè)量距離時(shí)，會(huì)在金屬靶中形成渦流，導(dǎo)致振動(dòng)衰減，接近傳感器的振動(dòng)器停止振動(dòng)。接近傳感器振動(dòng)器的振動(dòng)和停止振動(dòng)的變化由后放大器電路處理并轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)信號(hào)，開(kāi)關(guān)信號(hào)觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)接近傳感器非接觸檢測(cè)的目標(biāo)。接近傳感器的工作方式如下。

二接近傳感器的優(yōu)點(diǎn)是什么？
① 要檢測(cè)的東西不會(huì)被磨損或損壞，因?yàn)樗梢栽诓唤佑|的情況下被檢測(cè)到。
② 由于使用非接觸式輸出方法，延長(zhǎng)壽命（磁性除外）使用半導(dǎo)體輸出，這對(duì)觸點(diǎn)的壽命沒(méi)有影響。
③ 與光學(xué)檢測(cè)方法不同，它適合在水和油等條件下使用，并且不受檢測(cè)項(xiàng)目的污漬、油和水的影響。此外，還包括具有聚四氟乙烯外殼和高耐化學(xué)性的商品。
④ 與接觸式開(kāi)關(guān)相比，可以實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)。
⑤ 它可以承受各種溫度。
⑥ 被檢測(cè)物體的顏色沒(méi)有影響：因?yàn)楸粰z測(cè)物體物理質(zhì)量的變化被檢測(cè)到，所以表面的顏色幾乎沒(méi)有影響。
⑦ 它將受到周?chē)鷾囟?、周?chē)矬w和相同類(lèi)型的傳感器的影響，如感應(yīng)和靜電電容傳感器，并且傳感器將相互影響，這與接觸型不同。因此，在設(shè)置傳感器時(shí)必須解決相互干擾問(wèn)題。此外，感應(yīng)型必須考慮周?chē)饘俚挠绊?，而靜電電容型則必須考慮周?chē)矬w的影響。
當(dāng)金屬探測(cè)器靠近傳感器的感應(yīng)區(qū)域時(shí)，開(kāi)關(guān)可以在沒(méi)有觸摸、壓力或火花的情況下工作，并快速發(fā)出電信號(hào)，準(zhǔn)確反映移動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和行程。即使用于一般行程控制，其定位精度、工作頻率、使用壽命、易于安裝和調(diào)整，以及適應(yīng)惡劣條件的能力使其無(wú)與倫比。

三接近傳感器的分類(lèi)
根據(jù)工作原理：
例如，高頻振蕩型、電容型、感應(yīng)橋型、永磁體型和霍爾效應(yīng)型都是接近傳感器的類(lèi)型。
根據(jù)操作原理：
利用電磁感應(yīng)的高頻振蕩，利用磁體的磁型，以及利用電容變化的電容型。
根據(jù)檢測(cè)方法：
通用型：主要檢測(cè)黑色金屬（鐵）
所有金屬類(lèi)型：檢測(cè)相同檢測(cè)距離內(nèi)的任何金屬。
有色金屬類(lèi)型：主要檢測(cè)鋁等有色金屬
根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型：
1.雙線(xiàn)接近傳感器安裝和連接簡(jiǎn)單；它被廣泛使用，但存在高殘留電壓和高漏電流的問(wèn)題。
2.直流三線(xiàn)式：直流三線(xiàn)接近傳感器有兩種輸出類(lèi)型：NPN和PNP。20世紀(jì)70年代，大多數(shù)日本產(chǎn)品都是NPN產(chǎn)量，西歐國(guó)家同時(shí)擁有NPN和PNP產(chǎn)量。PNP輸出接近傳感器通常用作PLC或計(jì)算機(jī)中的控制指令，而NPN輸出接近傳感器一般用于驅(qū)動(dòng)DC繼電器。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)控制電路的特性來(lái)選擇輸出形式。

四不同類(lèi)型的接近傳感器是如何工作的？
電容接近傳感器的工作原理：電容接近傳感器由高頻振蕩器和放大器組成。當(dāng)物體接近傳感器的檢測(cè)表面時(shí)，環(huán)路的電容會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致高頻振蕩器振動(dòng)。放大器將振蕩和停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制開(kāi)關(guān)信號(hào)。

圖2電容式接近開(kāi)關(guān)工作原理圖
感應(yīng)式接近傳感器的工作原理如下：高頻振蕩、檢測(cè)、放大、觸發(fā)和輸出電路組成感應(yīng)式接近感測(cè)器。在傳感器的檢測(cè)表面上，振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng)。當(dāng)金屬物體靠近傳感器的傳感表面時(shí)，金屬中形成的渦電流吸收振蕩器的能量，削弱振蕩并停止振動(dòng)。振蕩器的振蕩和停止兩種狀態(tài)被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后被整形并放大為二進(jìn)制開(kāi)關(guān)信號(hào)，然后在功率放大后輸出。

圖3
高頻振蕩接近傳感器的工作原理是由LC高頻振蕩器和放大處理器電路組成。當(dāng)金屬物體靠近振蕩感應(yīng)頭時(shí)，會(huì)產(chǎn)生渦流，從而降低接近傳感器的振蕩能力，并改變內(nèi)部電路參數(shù)。這可以檢測(cè)是否有金屬物體靠近，并調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)是打開(kāi)還是關(guān)閉。
所有金屬型傳感器的工作原理相同：所有金屬傳感器本質(zhì)上都是高頻振蕩傳感器。它有一個(gè)振蕩電路，就像標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型一樣，其中由目標(biāo)中流動(dòng)的感應(yīng)電流引起的能量損失影響振蕩頻率。振蕩頻率隨著目標(biāo)接近傳感器而增加，而與目標(biāo)金屬類(lèi)型無(wú)關(guān)。
有色金屬傳感器的工作原理是它是一種高頻振蕩類(lèi)型。它具有振蕩電路，其中由通過(guò)目標(biāo)的感應(yīng)電流引起的能量損失影響振蕩頻率的變化。當(dāng)諸如鋁或銅的非鐵金屬物體接近傳感器時(shí)，振蕩頻率增加；當(dāng)鐵等含鐵金屬物體接近傳感器時(shí)，振蕩頻率降低。如果振蕩頻率超過(guò)參考頻率，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。

振蕩電路中的線(xiàn)圈L產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，這就是通用接近傳感器的工作原理。由于電磁感應(yīng)，當(dāng)物體接近磁場(chǎng)時(shí)，在物體中產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦電流）。感應(yīng)電流隨著目標(biāo)接近傳感器而增加，從而增加了振蕩電路上的負(fù)載。然后振蕩逐漸消失，直到它們停止。傳感器的振幅檢測(cè)電路檢測(cè)振蕩狀態(tài)的變化并輸出檢測(cè)信號(hào)。

五如何選擇和檢測(cè)接近傳感器？

選擇接近傳感器：
對(duì)于各種材料和檢測(cè)距離的探測(cè)器，應(yīng)選擇不同類(lèi)型的接近傳感器，以在系統(tǒng)中獲得高性?xún)r(jià)比。因此，在選擇時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

1.當(dāng)檢測(cè)體由金屬制成時(shí)，應(yīng)使用高頻振蕩型接近傳感器，因?yàn)樗鼘?duì)鐵鎳和A3鋼的檢測(cè)最敏感。鋁、黃銅和不銹鋼探測(cè)器主體的探測(cè)靈敏度較低。

圖4
2.當(dāng)檢測(cè)體由非金屬材料制成時(shí)，如木材、紙張、塑料、玻璃或水，應(yīng)使用電容式接近傳感器。

3.應(yīng)使用光電接近傳感器或超聲波接近傳感器從遠(yuǎn)處檢測(cè)和控制金屬體和非金屬。

4.當(dāng)探測(cè)器主體是金屬但靈敏度要求不高時(shí)，可以使用低成本的磁性接近傳感器或霍爾型接近傳感器。

接近傳感器選擇要素：
① 檢測(cè)類(lèi)型：內(nèi)置放大器、獨(dú)立放大器；
② 形狀：圓形、方形、凹槽型；
③ 檢測(cè)距離：?jiǎn)挝唬簃m；
④ 檢測(cè)對(duì)象：鐵、鋼、銅、鋁、塑料、水、紙張等。；
⑤ 工作電源：直流、交流、交流、直流通用；
⑥ 輸出形式：常開(kāi)（NO）、常閉（NC）；
⑦ 輸出方式：兩線(xiàn)制、三線(xiàn)制（NPN、PNP）；
⑧ 屏蔽的和非屏蔽的；
⑨ 引出式、連接器式、連接器繼電器式；
⑩ 響應(yīng)頻率：一秒鐘內(nèi)可以檢測(cè)到多個(gè)物體

接近傳感器檢測(cè)：
釋放距離的確定：當(dāng)動(dòng)作片從正面離開(kāi)接近傳感器的感應(yīng)表面，開(kāi)關(guān)從一個(gè)動(dòng)作變?yōu)榱硪粋€(gè)釋放時(shí)，測(cè)量動(dòng)作片離開(kāi)感應(yīng)表面的最大距離。
磁滯H的確定：最大作用距離和釋放距離之間差值的絕對(duì)值。
動(dòng)作頻率測(cè)量：用調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)膠木圓盤(pán)，在圓盤(pán)上放置若干鋼板，將開(kāi)關(guān)檢測(cè)面與動(dòng)作片之間的距離調(diào)整到開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的80%左右，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)，依次進(jìn)行動(dòng)作。芯片靠近接近傳感器，圓盤(pán)主軸上有測(cè)速裝置，開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)形成并連接到數(shù)字頻率計(jì)。此時(shí)啟動(dòng)電機(jī)，并逐漸提高轉(zhuǎn)速。如果速度和動(dòng)作片的乘積等于頻率計(jì)數(shù)，那么頻率計(jì)可以直接讀取開(kāi)關(guān)的工作頻率。

通過(guò)將動(dòng)作片安裝在測(cè)量工具上，并從開(kāi)關(guān)感應(yīng)表面的前部接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作區(qū)域，超過(guò)開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的120%，同時(shí)保持0.1mm/s的移動(dòng)速度，重復(fù)精度測(cè)量。開(kāi)關(guān)激活后，讀取測(cè)量工具上的讀數(shù)，然后離開(kāi)動(dòng)作區(qū)域關(guān)閉開(kāi)關(guān)。重復(fù)此程序10次，然后計(jì)算10次測(cè)量值的最高值和最小值與10次平均值之間的差值；差異越大，重復(fù)性誤差就越大。


六接近傳感器常見(jiàn)故障排除
① 穩(wěn)定電源分別為接近傳感器供電；
② 響應(yīng)頻率在額定范圍內(nèi)；
③ 物體檢測(cè)過(guò)程中存在抖動(dòng)，導(dǎo)致超出檢測(cè)區(qū)域；
④ 多個(gè)探頭安裝緊密，相互干擾；
⑤ 在傳感器探針周?chē)臋z測(cè)區(qū)域中存在其他被測(cè)物體；
⑥ 接近傳感器周?chē)懈吖β试O(shè)備，并且存在電氣干擾。

機(jī)床、冶金、化工、紡織和印刷行業(yè)都采用了接近傳感器。它可以用作自動(dòng)控制系統(tǒng)中的限位、計(jì)數(shù)、定位控制和自動(dòng)保護(hù)環(huán)節(jié)。接近傳感器的使用壽命長(zhǎng)、操作可靠、重復(fù)定位精度高、無(wú)機(jī)械磨損、無(wú)火花、無(wú)噪音、抗振能力強(qiáng)。接近傳感器的應(yīng)用范圍一直在擴(kuò)大，研究和創(chuàng)新的速度也在加快。